[화학실험] 화학 전지  
(1)abstract
-이번 실험에서는 다니엘 전지에서 농도에 따른 전위 , 결합력의 종류에 따른 전기 전도도, 잘 녹지 않는 염의 용해도 곱상수에 대해 알아보았는데, 실험결과 오차가 컸다.첫 번째실험은 cu(no3)2 의 농도를 바꾸어가며 전압을 측정하였는데, 오차가 농도에 따라 각각 0.242v, 0.299v, 0.356v 였다.두 번째 실험에서는 여러 물질에 전극을 꼽고 다이오드에 불이 들어오는가를 확인해 전기가 통하는지를 알아보았는데 예상과 일치했다.세 번째 실험에서는 다니엘 전지를 만들어 그곳에 kcl을 넣어 agcl의 ksp를 구해보았는데 이론값과 많은 차이(-)가 났다.이것은 계산상 오류로 생각되나 잘못된 곳을 찾지 못했다.전체적으로 실험에 잘 안 되었다.
(2)introduction
-‘실험a.다니엘 전지’에 관하여.
다니엘 전지는 아연과 아연 용액, 구리와 구리 용액의 두 반쪽 전지가 염다리와 외부 회로로 연결되어 있다.이 때, 외부 회로에서 측정되는 전위를 이 전지의 기전력(ecell) 이라고 하는데, 이는 산화 전극의 전위와 환원 전극의 전위의 합이된다.
ecell 환원 전위 산화 전위   ecathode-eanode  

그런데, 하나의 전극 전위를 독립적으로 측정하는 것이 불가능하고, 우리는 단지 전지의 기전력만 측정할 수 있으므로, 반쪽 전지들을 서로 비교하기 위해서는 기준이 될 수 있는 전극(reference electrode)이 필요하게 된다. 이는 위치 에너지가 기준에 따라 달라짐을 나타낸다

규약에 따라 표준 수소 전극을 기준 전극으로 하고, 이 전극의 전위를 0으로 정하였다. 여러 책에서 찾아 볼 수 있는 반쪽 반응의 전위들은 표준 수소 전극을 기준으로 한 표준 환원 전위이다

그리고, 한 반쪽 전지의 산화 반반응과 환원 반반응은 서로 역반응의 관계에 있으므로, 위에서 나타난 산화 전위의 값은 문헌에 표시된 값에 (-)가 붙게 된다.
표준 환원 전위가 클수록 자신이 환원되려는 경향이 강함을 나타내고, 그 값이 작을수록 반대로 산화되려는 경향이 강하다.(따라서, 전자는 자신은 환원되고, 상대방을 산화시키는 산화제로 작용할 것이다.)

그런데, 책에서 나오는 표준 환원 전위의 값은 말 그대로, 표준 상태에서 측정된 값들이다. 여기서, 말하는 표준상태란, 모든 용질과 기체의 활동도(activity)가 1일 때이지만, 여기서는 각 용액의 농도가 1m, 각 기체의 압력이 1atm, 온도는 보통 25c일 때를 말한다

앞에서 나온, 전지의 기전력에 관한 식과 표준 환원전위의 값으로부터, 많은 전지의 기전력을 계산할 수 있지만(cellcathode-anode), 이들이 표준 상태가 아닐 때에는 nernst식이 필요하다.
자유에너지 변화에 관게 되는 식은 다음과 같이 주어진다.
△g △go rt ln q   

여기서, o는 표준 상태를 말하고, q는 반응비(reaction quotient)를 나타낸다. 반응비는 반응 혼합물의 농도나 기체압력이 주어진 어떤 순간에서의 값들로 정의된다

그리고, 그 형태는 평형 상수꼴과 같다. 그리고, △g( △h-t△s)는 자발 반응에 대하여 유용한 최대일을 나타내고,(반응이 유용한 최대일을 얻을 때, 엔트로피는 생성되지 않는다

)wmax △g  
볼타 전지에서의 일은 전기적인 일이며, 전기적인 일은 [electrical work charge x potential difference ]에서,
wmax-nfecell  
여기서, (-)는 볼타전지가 주위에 일을 하기 때문에, 에너지를 잃는다는 의미이고, n은 반응에 참여하는 전자의 몰수, f는 패러데이 상수로 1몰의 전자는 9.xxxx.xx.xxc에 대응한다는 것을 나타낸다.마지막으로, ecell 전지의 기전력이다.
위의 세 식으로부터 정리하면, 전지의 기전력과 표준 기전력 및 반응비 사이의 관계식인 전체 반응에 대한 네른스트 식이 나오게 된다.   (이하 생략)